關(guān)于考畢茲振蕩器做金屬檢測時(shí)感應(yīng)距離非常近的改進(jìn)方法

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-3-30 22:27

先說說自己情況，90年的中技鉗工，后面跟人學(xué)了兩個(gè)月的電視機(jī)維修，工廠不行發(fā)不了工資然后就去外面打工在機(jī)械廠或者電子廠里做設(shè)備維修。個(gè)人比較喜歡電子這，但是沒有基礎(chǔ)理論上啥都不懂，別人講過了就大概懂一點(diǎn)別人沒有講的東西就搞不懂，有不懂的地方基本上要么就是無解要么就是靠網(wǎng)絡(luò)上查找再不就是靠熱心的網(wǎng)友在些論壇上指點(diǎn)，一直也非常感謝這些熱心的好人指點(diǎn)。
我參考的是網(wǎng)上一篇北京大學(xué)碩士文檔《一種應(yīng)用于傳送帶的智能金屬探測儀》里的講解來試這個(gè)金屬檢測原理，因?yàn)椴粫?huì)理論覺得用分立件做考畢茲振蕩器不好弄，網(wǎng)上找和壇友指點(diǎn)改成了用運(yùn)放搭振蕩電路，個(gè)人覺得用運(yùn)放貴一點(diǎn)但是在不同溫度下的穩(wěn)定性可靠性要比自己用分立件搭要簡單，多的運(yùn)放還可以用做其它用途簡單方便。
我搭出來的最終電路振蕩頻率是15.7K和算的15K也差不了多少，但問題是，在文檔中提到使用100g的金屬就能使振蕩電壓有非常明顯的變化，而我這里用把鉗子都不止500g了，把鉗子貼到線圈上振蕩電壓基本沒變化振蕩頻率也沒變化，唯一能看到變化的就是振蕩波形相位有大約30度的后移，文檔中放入100g金屬振蕩電壓變化了約400mv，放入300g后振蕩電壓大約減小了2v，振蕩頻率圖上顯示由9.26k減小到了9.2k，但這個(gè)頻率變化不知道是示波器的原因還是頻率真的是減小了60hz。
在此請(qǐng)教壇友們，我這個(gè)感應(yīng)線圈上放入金屬鐵后振蕩電壓和頻率都沒什么變化的原因是錯(cuò)在什么地方？該怎么樣改進(jìn)呢？我使用的是單電源24V，下面是我用運(yùn)放搭的原理圖

我用的感應(yīng)線圈是這樣的：

文檔中的振蕩電路圖如下，感應(yīng)線圈接在AB點(diǎn)，原理實(shí)在沒搞懂，不知道其中L2和L3是干嘛用的，感覺AB端接的應(yīng)該是考畢茲振蕩器中的那個(gè)電感，不知道理解是不是正確的。

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-3-30 23:33

你這問題跟電路圖一點(diǎn)兒關(guān)系都沒有，完全取決于感應(yīng)線圈的繞法，以及目標(biāo)與感應(yīng)線圈的相對(duì)位置。

ID:195496 · 發(fā)表于 2024-3-31 09:08

你看的文檔大部分是實(shí)現(xiàn)不了的，還是小制做上的文章靠譜一點(diǎn)。你參考電感接近開關(guān)電路就可以實(shí)現(xiàn)，不就是進(jìn)行振蕩停振檢測金屬，平時(shí)起振，接近金屬時(shí)停振。以前無線電都有這種功能的，就是要木材殘釘檢測器。

ID:195496 · 發(fā)表于 2024-3-31 09:22

金屬探測器.pdf (923.95 KB, 下載次數(shù): 18)

ID:195496 · 發(fā)表于 2024-3-31 10:58

現(xiàn)在的文檔，可信度太低了

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-3-31 13:12

樓上幾位說的有道理，不過樓上說的幾種應(yīng)該是探地的金屬檢測，而上面文章中的是自激式的工業(yè)金屬檢測，如果說文中的是不正確的那豈不是各種學(xué)科文檔中該實(shí)現(xiàn)方法都是不正確的？事實(shí)上網(wǎng)上常能找到的電路圖和原理應(yīng)該還都是玩具類的探寶類的金屬探測器為多，文中的金屬檢測應(yīng)該和探寶類的原理相通應(yīng)用場景不同結(jié)構(gòu)也就大不同。
我感覺我參考文中的說明，好像振蕩和發(fā)送是兩個(gè)不同部分，現(xiàn)在我這個(gè)線圈只有將金屬貼到線圈上后信號(hào)相移有變化，電壓和頻率沒有變化，而所有介紹自激式金屬檢測在有金屬靠近時(shí)電壓和頻率都會(huì)因?yàn)闇u流發(fā)生變化，我卡在這里不知道錯(cuò)誤在什么地方了。
同時(shí)上傳一份2015年的用在工業(yè)上的金屬檢測器應(yīng)用，能力有限找不到更清晰的版本只能勉強(qiáng)費(fèi)眼看看。

適用于磁性礦石的金屬探測器的現(xiàn)狀和發(fā)展 - 道客巴巴.pdf (446.55 KB, 下載次數(shù): 6)

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-1 20:28

今天把線圈去掉了一半只剩17圈，頻率到了30.5K分別用小螺絲刀，水果刀和空心鋼管放置線圈中間，小螺絲刀檢測不到，水果刀能引起相移0.9us肉眼能分辨出來，空心鋼管大概能相移約20度以上肉眼能一眼看出來，但是頻率和電壓在示波器上感覺是沒有任何變化，然后用個(gè)手提電子稱重了下小螺絲刀稱分辨不出重量，水果刀約30g(公斤稱分辨率沒那么高）。繼續(xù)求教，如果采用相位分辨的話，同一個(gè)信號(hào)怎么才能實(shí)現(xiàn)相位移動(dòng)的識(shí)別？我的示波器是個(gè)玩具類，漢泰的最底端貨雖然標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的1K 5v是很穩(wěn)定準(zhǔn)確的但是測別的信號(hào)好像從來沒有穩(wěn)定過，頻率一直在跳動(dòng)中，以前沒用過示波器更沒用過好的示波器，不知道是我測的信號(hào)頻率本來就是在跳動(dòng)還是示波器太底端了。我的理解是相位移動(dòng)應(yīng)該是頻率發(fā)生了改變但示波器顯示的頻率在跳動(dòng)而且沒有什么可分辨的變化，所以不知道這線圈中放入金屬后振蕩頻率究竟有沒有變化。
然后就是這個(gè)測頻率的實(shí)現(xiàn)方法，看網(wǎng)上有計(jì)頻法和計(jì)時(shí)法，按我在網(wǎng)上看這些用來檢測金屬的速度最少可以達(dá)到3m/s，最快的能達(dá)到21m/s，以這個(gè)速度如果是用計(jì)頻法，頻率數(shù)還沒計(jì)夠可信賴的量待檢測的金屬就不知道跑過多少米遠(yuǎn)了。如果用計(jì)時(shí)法，應(yīng)該最少要達(dá)到1ms的分辨率才能在金屬穿越線圈時(shí)被準(zhǔn)確計(jì)算出當(dāng)時(shí)的頻率，可這對(duì)單片機(jī)來說是不是處理的算太頻繁了？
這種金屬檢測器不是探寶類的可以將振蕩頻率搞在剛好振蕩的臨界狀態(tài)，靠振蕩器停振來確定是否檢測到金屬，出錯(cuò)了大不了再在范圍類多移動(dòng)檢測幾次看是不是漏檢錯(cuò)檢了，這種檢測器應(yīng)該是不能接受靠停振狀態(tài)來確定是否有金屬而必須一直處于振蕩狀態(tài)，想請(qǐng)教下這種一直處于振蕩狀態(tài)下如果才能提高檢測到金屬是振蕩器的頻率和電壓能有比較明顯的變化？
最后就是這種檢測器都宣稱大概在半米寬度下最小能檢測到30mm直徑的鋼球，這個(gè)檢測水平是不是有水分啦？這玩意都宣稱有這個(gè)技術(shù)有那個(gè)技術(shù)甚至是說基于某某國某某廠的，我就想搞清楚它究竟是哪種技術(shù)。
同時(shí)將我用的小螺絲刀，水果刀和空心鋼管與鼠標(biāo)對(duì)照?qǐng)D，有了解這東西的看看我這個(gè)檢測算是能過關(guān)還是在基礎(chǔ)狀態(tài)？

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-2 18:44

相位都是相對(duì)的，必須有一個(gè)參考點(diǎn)才能說相位發(fā)生了變化，你這個(gè)電路我左看右看就是看不出怎么才能測出相位發(fā)生變化而頻率不變的？

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-6 22:19

Hephaestus 發(fā)表于 2024-4-2 18:44
相位都是相對(duì)的，必須有一個(gè)參考點(diǎn)才能說相位發(fā)生了變化，你這個(gè)電路我左看右看就是看不出怎么才能測出相位 ...

我是拿示波器測的，金屬靠近線圈，波形和原來的波形出現(xiàn)超前，去掉金屬后波形回到原來的位置，測波形在放置金屬和去掉金屬時(shí)波形寬帶基本無法分辨出有變化，波形電壓一只波動(dòng)不能確定放置金屬時(shí)電壓是否有變化，畢竟兩者電壓波動(dòng)時(shí)基本一致。
離開示波器我也是判斷不出來波形是否出現(xiàn)相位變化。不明白別人那里怎么說是金屬靠近時(shí)頻率和電壓都有變化而我這里確感覺不到有變化。

ID:1064915 · 發(fā)表于 2024-4-7 08:34

繼續(xù)努力，會(huì)成功的

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-7 17:59

hisun 發(fā)表于 2024-4-6 22:19
我是拿示波器測的，金屬靠近線圈，波形和原來的波形出現(xiàn)超前，去掉金屬后波形回到原來的位置，測波形在放 ...

你把波形貼出來，“超前”是必須有參考點(diǎn)，相位不能憑空變出來。不是頻率變化就是幅值變化。

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-8 13:14

Hephaestus 發(fā)表于 2024-4-7 17:59
你把波形貼出來，“超前”是必須有參考點(diǎn)，相位不能憑空變出來。不是頻率變化就是幅值變化。

沒必要再貼個(gè)波形圖了，網(wǎng)上查的結(jié)果是要獲得相位差需要兩路同頻做比較，我這是一路的是前后時(shí)間里出現(xiàn)相位差應(yīng)該電路上不好弄，繼續(xù)苦看單片機(jī)定時(shí)器，看能不能學(xué)會(huì)用定時(shí)器卡波形周期時(shí)間獲得超前或者滯后量。
也看到用相位差判別的所查到的是平衡式的，有兩路信號(hào)才做相位方面的處理。
再說了，我這里要是檢測到金屬振蕩頻率真的變化了幾hz，示波器上用光標(biāo)測的信號(hào)周期時(shí)間略有區(qū)別，也不敢確定自己繞在紙箱上的線圈是不是在測的時(shí)候動(dòng)了造成的還是真的頻率有變化，相反，只要金屬靠近相位肯定是有變化，越大相位移動(dòng)越大，用相位來識(shí)別可靠性更好。

ID:396024 · 發(fā)表于 2024-4-10 14:33

頻率太低了，到1mh左右試一下，空心線圈15厘米左右，用單片機(jī)測量頻率

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-10 15:02

smmj 發(fā)表于 2024-4-10 14:33
頻率太低了，到1mh左右試一下，空心線圈15厘米左右，用單片機(jī)測量頻率

我不會(huì)理論，但是看別人的用來檢測鐵之類頻率基本都是幾K到十幾K，沒有查到過有用到幾十K甚至到兆級(jí)頻率的。都用這個(gè)范圍的頻率必定是有其道理在里面，然后就算真用到兆級(jí)的頻率后面要是上個(gè)帶通濾波器就得哭了吧？空心線圈不可能是15厘米的，寬度最少都是半米以上，高度也是10厘米起步。沒錢玩那種探寶機(jī)，但對(duì)海鮮市場上那些自稱探深幾十公分甚至幾米的說法很懷疑，畢竟看那些視頻上展示的最多也就是用手撥拉幾下土就找到金屬的，從沒看到那種需要上鐵鏟去挖的完整探測視頻。我看的就像是下面這個(gè)東西：
捕獲.JPG

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-13 21:58

hisun 發(fā)表于 2024-4-8 13:14
沒必要再貼個(gè)波形圖了，網(wǎng)上查的結(jié)果是要獲得相位差需要兩路同頻做比較，我這是一路的是前后時(shí)間里出現(xiàn)相 ...

沒有相位參考點(diǎn)，你為什么要反復(fù)的說相位發(fā)生了變化？波形圖也不貼，就是反反復(fù)復(fù)堅(jiān)持你的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，怎么可能讓別人理解？

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-13 22:46

hisun 發(fā)表于 2024-4-10 15:02
我不會(huì)理論，但是看別人的用來檢測鐵之類頻率基本都是幾K到十幾K，沒有查到過有用到幾十K甚至到兆級(jí)頻率 ...

幾十k幾百k的太多了，不過你這水平連什么是相位都不知道，還要滿嘴跑相位的理解起來幾乎不可能。
R-C (1).gif

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-14 11:00

Hephaestus 發(fā)表于 2024-4-13 22:46
幾十k幾百k的太多了，不過你這水平連什么是相位都不知道，還要滿嘴跑相位的理解起來幾乎不可能。

高頻的我查到基本都是靠停振來檢測是否有金屬，也就是像手持式的那種。海鮮市場上也有用51做的測頻的，這兩者用的地方不一樣好吧，這種振蕩不管是否有金屬靠近都是不許停振的，按別人的說法是靠頻率和電壓的不同確定是否檢測到，靠相位確定是哪一種金屬。

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-14 11:09

Hephaestus 發(fā)表于 2024-4-13 21:58
沒有相位參考點(diǎn)，你為什么要反復(fù)的說相位發(fā)生了變化？波形圖也不貼，就是反反復(fù)復(fù)堅(jiān)持你的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，怎么 ...

我所查到的也是，相位是否變化需要有另一個(gè)同頻的信號(hào)同時(shí)做對(duì)比才能確定相位是否變化。
你糾結(jié)于我這是單個(gè)的信號(hào)怎么出現(xiàn)相位變化的，我這相當(dāng)于是用示波器比較信號(hào)在不同時(shí)間上的相位移動(dòng)，也就是比較不同時(shí)間同處同一個(gè)信號(hào)的相位差沒毛病吧。理解不了的話也可以做個(gè)振蕩器再繞個(gè)線圈式式，用示波器就能看到靠近和離開后振蕩波形的相位變化了，比起來不管是帖圖還是我來說都讓你覺得可信多了。

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-14 13:25

hisun 發(fā)表于 2024-4-14 11:00
高頻的我查到基本都是靠停振來檢測是否有金屬，也就是像手持式的那種。海鮮市場上也有用51做的測頻的，這 ...

你先別管別人的說法，我解釋一下圖，頻率越高靈敏度越高，但是超過20kHz人耳就聽不到了。實(shí)際上的金屬探測器多數(shù)以超音頻幾十上百kHz工作，然后跟同頻本振差拍出一個(gè)音頻，人耳就能聽出變化來了。

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-14 13:32

hisun 發(fā)表于 2024-4-14 11:09
我所查到的也是，相位是否變化需要有另一個(gè)同頻的信號(hào)同時(shí)做對(duì)比才能確定相位是否變化。
你糾結(jié)于我這是 ...

你是不懂示波器觸發(fā)原理，以為波形在x軸上移動(dòng)了就是相位變化了。基礎(chǔ)知識(shí)幾乎為零，沒法談下去。

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-15 15:36

Hephaestus 發(fā)表于 2024-4-14 13:32
你是不懂示波器觸發(fā)原理，以為波形在x軸上移動(dòng)了就是相位變化了。基礎(chǔ)知識(shí)幾乎為零，沒法談下去。

回你最后一次了。
我理解的是：同一時(shí)間的相位差只能靠兩個(gè)同頻率的信號(hào)才能比較出相位差。但是同一個(gè)信號(hào)是可以在不同時(shí)間有相位差的。兩者的區(qū)別就是一個(gè)在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)，一個(gè)是在不同時(shí)間內(nèi)。用一句通俗的話講就是，你可以在部分時(shí)間內(nèi)欺騙所有人，也可以在所有時(shí)間內(nèi)欺騙部分人，但你不可能在所有時(shí)間內(nèi)欺騙的了所有人。
我水平差，我已經(jīng)想用其它辦法去解決這個(gè)問題了。也不要再貼哪種幾十上百K的所謂探測器了，兩者不一樣不一樣不一樣！麻煩自己去認(rèn)真找?guī)灼臋n和專利去看看，難不成那些做這個(gè)的都是些傻子什么都不懂的么？真正有價(jià)值的東西是不會(huì)出現(xiàn)在網(wǎng)上的，只會(huì)有個(gè)原理講解，別一再拿那些很容易搜出來的東西指點(diǎn)江山。
我想到方法去解決這個(gè)問題，該帖就不需要再討論了。
你說的都對(duì)。

在我的帖子請(qǐng)教四階帶通濾波器焊出來實(shí)物翻車的可能原因里，你又在糾結(jié)究竟我用的是什么型號(hào)的運(yùn)放干什么，我又不是讓你幫我選型號(hào)，也不是讓你給我指出具體是哪個(gè)元件或是哪個(gè)線路造成的錯(cuò)誤。你稍微看下圖里面就知道用的5532來仿真，那么實(shí)物運(yùn)放參數(shù)最少也會(huì)和5532持平，干嘛非糾結(jié)哪個(gè)具體型號(hào)干什么？如果你認(rèn)為可能是運(yùn)放哪個(gè)參數(shù)有可能造成的或者是其它那些地方造成的，你愿意講你可以指點(diǎn)我，不愿意講也可以不講，非我說個(gè)運(yùn)放型號(hào)你又會(huì)相信我就真是用的說的那個(gè)型號(hào)運(yùn)放嗎？是不是還要我拍個(gè)焊在板上的運(yùn)放照片給你去確認(rèn)下確實(shí)用的是那個(gè)運(yùn)放？這里就是用來玩下驗(yàn)證下沒那么高的要求，不管我選哪個(gè)型號(hào)的運(yùn)放，只要我選的運(yùn)放增益帶寬積大于了FilterPro Desktop里要求的最小增益帶寬積的7.3M就可以了，跟選用什么型號(hào)器件還有什么關(guān)系了？在帖子中我都說了用的是10M帶寬的運(yùn)放，不知道你糾結(jié)個(gè)運(yùn)放的具體型號(hào)干什么？

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-15 16:56

同一個(gè)信號(hào)在不同時(shí)間有相位差，這種理論都能提出來也真是個(gè)#￥%了。

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-17 15:59

hisun 發(fā)表于 2024-4-15 15:36
回你最后一次了。
我理解的是：同一時(shí)間的相位差只能靠兩個(gè)同頻率的信號(hào)才能比較出相位差。但是同一個(gè)信 ...

頂一下，讓大家見識(shí)見識(shí)。

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-4-21 20:28

hisun 發(fā)表于 2024-4-15 15:36
回你最后一次了。
我理解的是：同一時(shí)間的相位差只能靠兩個(gè)同頻率的信號(hào)才能比較出相位差。但是同一個(gè)信 ...

頂一下，讓大家見識(shí)見識(shí)。

ID:1066092 · 發(fā)表于 2024-4-22 00:27

Hephaestus 發(fā)表于 2024-4-21 20:28
頂一下，讓大家見識(shí)見識(shí)。

論壇是談?wù)摷夹g(shù)的地方，不是什么抬扛的地方，自己慢慢想。
用你說的都對(duì)來結(jié)束這個(gè)貼子也結(jié)束和你的對(duì)話。

ID:344848 · 發(fā)表于 2024-4-22 15:20

超聲波用于探測金屬，已用于考古。關(guān)鍵是探測深度和圖像的處理，不是簡單電路可以實(shí)現(xiàn)的：就像B超一樣，圖像處理是核心。

ID:1069736 · 發(fā)表于 2024-6-12 09:14

金屬探測器用的振蕩器穩(wěn)定性就決定了機(jī)器的好壞，主要解決的就是溫漂和零點(diǎn)漂移的問題，據(jù)說差分振蕩器穩(wěn)定性不錯(cuò)，有沒有懂的分享一下這方面的知識(shí)？設(shè)計(jì)頻率在30khz以內(nèi)

ID:1069736 · 發(fā)表于 2024-6-20 18:39

給你一張三極管做的西勒振蕩器，頻率大概20多khz

ID:25231 · 發(fā)表于 2024-7-2 16:14

現(xiàn)在好一點(diǎn)的探寶器都用上DDS了，頻率穩(wěn)定性很高

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